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液体静压轴承具有传动效率高、精度保持性好、支承刚度大、使用寿命长及抗振动等优点,因此在机械制造中得到较快的发展和应用,特别是在机床制造业中,液体静压轴承的应用更为突出。本文将重型数控机床中原本支撑主轴的滚动轴承改进为液体静压轴承,对其进行设计及仿真的研究。 首先,在分析了液体静压轴承的工作原理、分类和主要结构参数的基础上,设计出满足机床承载能力和刚度要求的小孔节流和滑阀节流液体静压轴承。轴承采用径向止推联合的结构形式,在满足径向承载能力要求的基础上,重点研究了不同参数对轴向承载能力的影响。 然后,从计算流体力学的角度,介绍了CFD软件FLUENT在流场数值模拟上的应用和计算步骤。应用三维造型软件SolidWorks对液体静压轴承的内部流场进行三维结构建模,通过FLUENT的数值模拟得到不同参数下流场的流速分布和压力分布的流动特性,并分析部分重要参数对计算结果的影响。从计算结果中得到理论计算值和仿真模拟值的差别,并对导致这种差别的原因进行分析。 最后,应用有限元分析软件COSMOSWorks对受到润滑油压力作用而产生变形的轴承体进行静态力学分析。通过对其应力、位移和应变结果的分析,进行轴承部分结构尺寸的优化和材料的确定,以减小轴承体变形对油膜性能的影响。 通过对液体静压轴承流场的仿真和对轴承体的力学静态分析,可对应用于数控机床的液体静压径向止推联合轴承的结构设计有一定的指导意义。